Niezwykła czarna dziura znaleziona w sąsiedniej galaktyce

Astronomowie odkryli czarną dziurę niepodobną do żadnej innej. Przy masie 100 000 mas Słońca jest ona mniejsza niż czarne dziury, które znaleźliśmy w centrach galaktyk, ale większa niż czarne dziury, które powstają podczas eksplozji gwiazd. To czyni ją jedną z niewielu potwierdzonych czarnych dziur o masie pośredniej, obiektu od dawna poszukiwanego przez astronomów.

Galaktyka Andromedy, w której zaobserwowano B023-G078.
Źródło: Iván Éder; HST ACS/HRC.

Mamy bardzo dobre pomiary największych, gwiazdowych czarnych dziur o masie do 100 mas Słońca, oraz supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk, ale nie ma żadnych pomiarów czarnych dziur pomiędzy nimi. To taka luka, powiedział współautor badania, Anil Seth, profesor nadzwyczajny astronomii na Uniwersytecie w Utah. To odkrycie wypełnia tę lukę.

Czarna dziura ukryta była w B023-G078, ogromnej gromadzie gwiazd w najbliższej nam Galaktyce Andromedy. Długo uważano, że jest to gromada kulista, jednak naukowcy twierdzą, że B023-G078 jest nieosłoniętym jądrem galaktyki. Nieosłonięte jądra są pozostałościami po małych galaktykach, które wpadły do większych, a ich zewnętrzne gwiazdy zostały usunięte przez siły grawitacyjne. To, co pozostało, to maleńkie, gęste jądro krążące wokół większej galaktyki, w którego centrum znajduje się czarna dziura.

Poprzednio znaleźliśmy duże czarne dziury wewnątrz masywnych, nieosłoniętych jąder, które są znacznie większe niż B023-G078. Wiedzieliśmy, że muszą istnieć mniejsze czarne dziury w takich jądrach o niższej masie, ale nigdy nie było bezpośrednich dowodów – powiedziała główna autorka pracy Renuka Pechetti z Liverpool John Moores University, która rozpoczęła badania podczas studiów. Myślę, że jest to dość jasny dowód, że w końcu znaleźliśmy jeden z tych obiektów.

Trwające od dziesięcioleci przeczucie
B023-G078 była znana jako masywna gromada kulista – kulisty zbiór gwiazd ciasno związanych grawitacyjnie. Jednak do tej pory przeprowadzono tylko jedną obserwację tego obiektu, która pozwoliła określić jego całkowitą masę – około 6,2 miliona mas Słońca. Przez lata Seth miał przeczucie, że jest to coś innego.

Dzięki nowym danym obserwacyjnym z Obserwatorium Gemini oraz zdjęciom z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, Pechetti i Seth wraz z zespołem obliczyli, w jaki sposób masa w obiekcie została rozłożona, modelując jego profil światła. Gromada kulista ma charakterystyczny profil światła, który ma taki sam kształt w pobliżu centrum, jak i w regionach zewnętrznych. B023-G078 jest inny. Światło w centrum jest okrągłe, a następnie staje się bardziej płaskie w kierunku na zewnątrz. Zmienia się również skład chemiczny gwiazd, z większą ilością ciężkich pierwiastków w gwiazdach w centrum niż tych bliżej krawędzi obiektu.

Gromady kuliste tworzą gwiazdy w zasadzie w tym samym czasie. Natomiast te z nieosłoniętym jądrem mogą mieć powtarzające się epizody formowania, gdzie gaz wpada do centrum galaktyki i tworzy gwiazdy. A inne gromady gwiazd mogą zostać wciągnięte do centrum przez siły grawitacyjne galaktyki – powiedział Seth. Jest to coś w rodzaju wysypiska śmieci dla wielu różnych rzeczy. Tak więc gwiazdy w nieosłoniętych jądrach będą bardziej skomplikowane niż w gromadach kulistych. I to właśnie zaobserwowaliśmy w B023-G078.

Naukowcy użyli rozkładu masy obiektu, aby przewidzieć, jak szybko powinny poruszać się gwiazdy w danym miejscu w gromadzie i porównali to z danymi obserwacyjnymi. Gwiazdy o największych prędkościach krążyły wokół centrum. Kiedy zbudowano model bez uwzględnienia czarnej dziury, gwiazdy w centrum były zbyt powolne w porównaniu z obserwacjami. Kiedy dodali czarną dziurę, otrzymali prędkości, które pasowały do danych. Czarna dziura jest dodatkowym dowodem na to, że obiekt ten jest nieosłoniętym jądrem.

Naukowcy mają nadzieję zaobserwować więcej nieosłoniętych jąder, w których może znajdować się więcej czarnych dziur o masach pośrednich. Są one okazją do dowiedzenia się więcej na temat populacji czarnych dziur w centrach galaktyk o niskiej masie, a także do poznania, jak galaktyki są zbudowane z mniejszych cegiełek.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono